大潭水库河道规划设计要点分析_张士洁.pdf

河南水利与南水北调 2022年第12期勘测设计大潭水库河道规划设计要点分析张士洁（成都岭南工程勘察设计有限公司，四川 成都 512026）摘要：水利工程关系着一个区域的工农业发展，也深刻影响着当地的生态环境，必须重视水利工程河道规划，融入现代理念与方法，坚持“绿色发展”理念，运用科学手段与措施，提升河道规划设计的整体质量。生态水利工程河道规划是一项技术性较强的工作，要求在设计时需对材料进行明确，做好工程中土质、水文等各项数据的测量。目的：探究生态水利工程的河道规划设计要点。方法：文献研究法与案例研究法相结合的方法，分析在河道规划设计中的要点。结果：生态水利工程的河道规划设计需做好坡式护岸整体稳定性计算、水陂加固设计、施工导流设计等各项工作，确保生态水利工程的河道规划设计的整体质量。结论：此研究方法综合效益较高，能有效提升工程施工质量，提升施工效率，满足项目参与各方的实际需求，值得推广与实践。关键词：生态水利工程；河道规划；稳定性计算中图分类号：TV82文献标识码：A文章编号：1673-8853（2022）12-0066-03Analysis of Key Points of River Planning and Design of Datan ReservoirZHANG Shijie（Chengdu Lingnan Engineering Survey and Design CO.LTD.,Chendu 512026,China）Abstract：Water conservancy project is related to the industrial and agricultural development of a region,but also profoundly affectsthe local ecological environment.The river planning of water conservancy project must be pay attention to and be integrated with,modern ideas and methods.The concept of green development should be adhered to and scientific means and measures should be usedto improve the overall quality of river planning and design.The river planning of eco-hydraulic project is a highly technical work,which requires clear materials and good measurement of soil quality,hydrology and other data in the project.The objective of thisstudy is to explore the key points of river planning and design for ecological water conservancy project.The study adopts the method ofliterature study and case study to analyze the key points in river planning and design.The results show that the river planning anddesign of ecological water conservancy projects need to accomplish the overall stability calculation of slope bank protection,the designof water slope reinforcement and the design of construction diversion,so as to ensure the overall quality of the river planning anddesign of ecological water conservancy projects.The conclusion of the study is that this research method has high comprehensivebenefits,which can effectively improve the construction quality,improve the construction efficiency,and meet the actual needs of allparties involved in the project.It is worthy of promotion and practice.Key words：ecological water conservancy project;river planning;stability calculation作者简介：张士洁（1992），女，工程师，主要从事水利规划工作。1工程概况大潭水库地处乳源县城南面古母水镇辖区内，距县城约57 km，坝址在白芒坪村下游2 km。水库总库容、有效库容分别为1 930万m3、680万m3，属周调节水库。主要水工建筑有大潭大坝、引水隧洞、厂房。大潭大坝是混凝土双曲薄拱坝，坝顶高程141.40 m，坝顶厚3.50 m，坝底厚11 m，坝顶长150.10 m，最大坝高65.40 m。大坝按50年洪水设计，相应坝前水位138.56 m，按500年洪水校核，相应坝前水位140.54 m，正常高水位138 m。设有3孔单宽为12 m的溢洪道，每孔最大过水流量497 m3/s，各孔均由规格为127 m2弧形闸门控制。大坝左岸设有进水隧洞，两者之间设有出口洞径为2 m的冲砂洞。2生态水利工程的河道规划设计要点2.1天然建筑材料工程所需的块石料、混凝土骨料等在当地均有供应，石场至工程场区运距平均约44.70 km，矿区石场至工程场区运距平均约42.10 km，岩性均为灰岩，石料质量良好，其岩石饱和抗压强度为49.10 MPa，饱和密度2.65 g/cm3，天然密度2.66 g/cm3，吸水率0.255。砂场至工程场地运距平均约为25 km，该砂场为商用砂场、运输采件较好，粒径级别以中砂为主，少量粗砾，砂质均匀，细度模数为2.70。年产量在10万m3以上，可满足工程用砂需要。经取样分析，砂砾料粒度成分以砾、砂主，含少量细粒土，其中砾石含量70%75%，以粗砾（粒径2060 mm）、中砾（粒径520 mm）为主，砂含量5%10%，以粗砂为主，卵石含量15%20%（粒径60200 mm），多分布在河床及低漫滩，两岸66河南水利与南水北调 2022年第12期勘测设计在粉质黏土（粉土）层之下，该层透水性强，抗冲刷能力较好。2.2工程测量调查区地下水可按照下水赋存条件、含水层水理性质划分为三种类型。松散岩类孔隙水：主要包括河流相冲积层及冲洪积层，含水层岩性主要为砂、砂砾层、含黏土砂砾层，常见泉水流量0.111.46 L/s；）碳酸盐岩裂隙溶洞水：分布在丹霞街道东部，白云岩、石炭系灰岩等是含水层岩性的主要组成部分。碳酸盐岩裂隙溶洞水，为对含水层进行调查，在层面赋存地下水，在溶洞和溶蚀之中。基岩裂隙水层状岩类裂隙水：主要赋存在石炭系测水组、泥盆系帽子峰组砾岩、含砾砂岩、石英砂岩、泥灰岩中。大坝坝顶高程、坝顶厚、坝底厚、坝顶长、最大坝高分别为141.10、3.50、11、150.10、65.40 m。2.3坡式护岸整体稳定性计算根据河岸地形地质条件、岸坡高度等选取典型断面进行岸坡稳定计算，选取两处危险断面进行计算。抗滑稳定计算参考堤防工程设计规范 的计算公式，采用圆弧滑动法中的瑞典圆弧法。施工期抗滑稳定安全系数按下式计算：K=（Cubsec+Wcostgu）Wsin（1）水位降落期抗滑稳定安全系数可按下式计算：K=（Ccubsec+（Scos-u1sec）tgu）Wsin（2）W=W1+W2+WZB（3）式中：K、W、W1、W2、分别为抗滑稳定安全系数、土条重力、土条浸润线以上的土体的天然重量、在堤坡外水位以下的条块重、土条底面中点的径向与竖直方向的夹角；u、Cu、cu、Ccu为土条底部土体的总抗剪强度指标；、C为土条底部土体的有效抗剪强度指标；b、u、W、Z分别为土条的宽度、土条底部的孔隙水压力、水的容重、坡外水位高出土条底面中点的距离。2.4水陂加固设计水陂加固十分重要，要求能科学合计，确保加固符合安全要求，避免河道建成之后产生安全风险。项目区范围内存在大大小小十几座陂头，大部分陂头现状完好，能满足正常使用，但仍存在部分水陂出现溢流面破损、基础被掏空等损坏现象，部分水陂未设置排砂闸，导致严重影响陂头自身安全及沿岸人民群众的生产生活。为保障沿岸人民群众的生产生活，并结合水面景观，此设计仅将治理范围内损坏的水陂进行改造，以确保沿岸人民群众的生产生活。此次设计拟对治理范围内破损的陂头进行改造。此治理河段有几十座不同规模的陂头，各陂头经过多年运行，未出现明显的位移、下沉等异常情况。由于此设计引水陂头改造工程未改变现状陂顶高程。水土建筑物设计洪水标准如表1。2.4.1荷载及荷载组合建筑物自重、坝上水压力等属于荷载，荷载组合则是基本荷载和特殊组合。2.4.2计算方法砂卵石地基是水陂工程的基础，按照设计规范对坝基抗滑稳定及应力进行计算。抗滑稳定安全系数计算如下：K=fWP（4）式中：K、W、P、f分别为抗滑稳定安全系数、作用于坝体上全部荷载对滑动面的法向分值、作用于坝体上全部荷载对滑动面的切向分值、坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数。坝基面垂直正应力：t上y下=WAMxJ（5）式中：t上、y下基面上、下游边缘垂直正应力；W作用于计算坝段上全部荷载在坝基面截面上的法向分力总和；M作用于计算坝段上全部荷载在坝基面截面形心轴的力矩总和；A计算坝段的坝基面截面积；J计算坝段的坝基面截面积对坝基面形心轴的惯性矩；x坝基面上、下游边缘到形心轴的距离。2.5施工导流设计此河段在枯水期大部分河段两岸在护岸施工时可以达到干湿作业条件，少部分应在护岸施工时采取围堰填筑。在作业期间，当所在区域有大支流汇入，或者无法使用干式作业对下游混凝土护岸基础齿墙进行施工时，应采取填筑围堰、利用束窄河床进行分期导流。地下水在护脚施工时比较大，这时需要分段对护脚进行施工，基坑需在围堰范围内开挖，基坑低洼处排水可使用抽水机进行。此次设计围堰总长为0.94 km，根据水文计算成果，各河段枯水期5年一遇洪水水深约为0.601 m，需明确安全超高、围堰的高度分别为0.50 m与1.101.50 m。采用袋装土石围堰为此次设计围堰材料，围堰顶宽、高、坡比分别为1 m、1.50 m与11，采用河道清淤料填筑，围堰拆除后统一运至弃渣场。其他建筑物导流：其他建筑物主要有机耕桥、水陂等，因建筑物跨度较小难以分段导流。此次采用明渠导流，即在拟建建筑物边开挖一导流明渠后用围堰将施工期洪水拦挡至导流明渠中将水导向下游河床，为建筑物施工创造干地条件，导流渠断面面积根据导流流量确定，围堰高度确定方法与护岸导流围堰高度确定方法一致。2.6生态浆砌石护脚施工设计2.6.1角石的砌筑建筑物的位置和开头可使用角石予以确定，选石与砌筑时要重视石块的形状，以方正的形状为主，先行试放，可对石块进行修凿，完成上述操作后开始铺灰安砌，确保角石位置合理，所选择的砌筑方法符合要求，砌好角石后，可在角石上挂样线。长短不等的石块可作为面石，便于与腹石交错衔接。2.6.2面石的砌筑面石的外露面厚度与角石差不多，且需保持平整。同步上升挡墙面石与腹石砌筑，如果无法